平板闸阀失效分析.pdf

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1、6'．11inPetroleum&(．，lemicalIndus觚50平板闸阀失效分析西安三维应力工程技术有限公司(陕西710075)王军风润新能源设备有限公司(陕西成阳712044)王根群中国船舶重工集团公司第十二研究所(陕西咸阳713102)高洁【摘要】x,-J-某平板闸阀的外观形貌、Ll'*-Jg．I嘲门壳寸、化学成分、显微组织及力学性能等进行了分析，并结合平板闸阀的受力状态对其开裂原因进行了研究。结果表明，阀门壳体底部存在的环形槽及焊缝处的焊接缺陷是导致事故发生的主要原因，材质拉伸性能不合格及

2、阀内流体存在腐蚀性对阀底开裂具有一定的诱发和促进作用。【关键词】平板闸阀开裂腐蚀缩孔一、前言闸阀是输气站场中使用最为广泛的装置之一，其正常工作对于确保整个输气站场的安全稳定运转具有不可替代的作用。某油田平板闸阀底板出现开裂事故，造成四联外输管道紧急停输和原油泄漏，至事故发生时该阀使用寿命接近两年。为了避免此类事故再次发生，现场取样对其进行失效原因分析。二、宏观分析一～殛恍刀田I1．宏观形貌分析阀门如图1所示，底板工艺孔盖板焊接在底板上(底板中部预留工艺孔)，设计时为紧密配合，无环形槽。闸阀失效位置位于

3、壳体底板，从外部可观察到长约325mm的穿透性裂纹，裂纹向外侧张裂(见图2)，图2b和图2c中部圆形盖板即为工艺孔盖板。除开裂部位外，在闸阀壳体侧壁可目测到一条长约170mm的纵GM通用虮蔚Ⅵww．e蜘x．com2017年第8期a)阀I]整体示意图阀门壳体底板]二艺孔盖板(b)底板工艺孔盖板示意图图1阀门示意图(b)阀底内表面清洗前(c)阀底内表面清洗后图2阀底裂纹形貌(中心为工艺孔盖板)向裂纹，经后面切样确认裂纹深度约19mm(占壁厚50％)，如图3所示。，41i’．，鬈心．．两(a)阀体侧面形貌(

4、b)悯体删而裂纹形貌c)阀体侧面含裂纹试样低倍形貌(d)阀体侧面合裂纹试样低倍形貌图3阀门壳体侧壁裂纹形貌2．几何尺寸测量采用超声波测厚仪对阀门壳体壁厚进行测量，测量结果表明，阀门壳体壁厚范围为10．12～41．13mm，其中发现6个检测点壁厚值(采用超声波测厚仪，因该处有大量缩孔缺陷所致)明显低于GB／T12224--2005标准要求(内径400mm、公称压力6．3MPa时壳体最小壁厚≥22．6mm)。同时采用游标卡尺测量底板切块截面的壁厚值，图4是底板切块截面的壁厚值分布图(每隔(a)测量点示意图

5、(b)测量点壁厚分布H图4底板切块截面的壁厚值分布图lOmm)。测量结果表明，底板切块截面的壁厚值范围为30．85～39．61mm(未考虑底板环形槽带来的壁厚损失，且图样中未设计该环形槽)，未能满足设计要求值(40mm)。3．无损检测对闸阀壳体侧壁外表面进行磁粉检测，在靠近圆柱截交区发现了三条裂纹(白圈内)，如图5所示。图5磁粉检测裂纹形貌在宏观分析的基础上选择有代表性的样块，对其进行切割处理。1’样为阀门壳体侧壁上有目视裂纹的样块(见图3)。24样为开裂的阀门壳体底板样块，阀门壳体底板失效裂纹处可观

6、察到一个圆形底盖和3．24～4．47mm宽的环形槽(见图2)，裂纹沿阀体工艺孔盖板与底板的环焊缝处起裂，然后向两端扩展。3”样为阀门壳体侧壁壁厚(采用超声波测厚仪)波动较大样块，阀门壳体内壁有大量腐蚀坑，其0038样块内部腐蚀坑最深达2．54mm，已超过2mm腐蚀裕量的设计要求。从34样块上取一个200×200mm的样块，对其内、外表面进行打磨，然后利用x射线探伤机和超声波探伤仪进行检测。检测结果表明，小样块内含有较为严重的缩孔缺陷(参照ASTM446标准已达至IJCB4级)。在开裂底板2+样块上取截

7、面样，也发现样品截面上有严重的铸造缩孔缺陷(见图6)，最大孔洞宽约6mm，通过测量探入的细铁丝长度，测得孔洞深约16．89mm。图6阀门壳体底板材质缺陷2017年绷然ety用jx黑corn51第8期uww．．V●M岍9胁耱耐艨辽虿E赫组赢彬胁石衍甜磊油／化I通用机械i淄聂Pe⋯trole⋯tllit一&C⋯h⋯emi⋯cal⋯h⋯ldu⋯st⋯8三、理化性能分析1．化学成分分析分别从1+、2。样块上取40ram×40mm化学分析样品，并采用直读光谱仪对样品化学成分进行分析，分析结果见表1。分析结果表明

8、，样品的化学成分及碳当量符合GB／T12229--2005标准要求。2．力学性能分析分别从18、24及3’样块上取≯20mm的棒状拉伸试样进行拉伸性能测试，试验结果见表2。拉伸试验结果表明，阀门壳体侧面和底板的拉伸性能均不能满足GB／T12229--2005标准要求。1—1拉伸断口形貌如图7所示，图7拉伸断口形貌①∈砂(底板)LL己扎赢墩／＼]／、—、广7——VV；。。211‘。{47174193(b)试样另一面图8布氏硬度测试点及示值表1化学成分(质量